Développement et caractérisation d'une sonde radiosensible dédiée à l'assistance au traitement chirurgical des tumeurs cérébrales

Developpement and caracterization of an intra-operative beta probe dedicated to brain tumor surgery

• Auteur / Autrice : Sébastien Bonzom
• Direction : Yves Charon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tumeurs du cerveau

Imagerie interventionnelle

Chirurgie opératoire

Tumeurs cérébrales

Mots clés libres

Sonde radiosensible

Fantôme voxelisé

Résumé

L'exérèse chirurgicale reste le traitement privilégié des tumeurs cérébrales de haut grade. Les techniques d'imagerie pré-opératoire actuelles (scanner X, IRM) fournissent au chirurgien la position ainsi que la taille de la masse tumorale. Cependant, ces repères vont se modifier au cours de l'intervention à cause du déplacement des tissus cérébraux sous l'effet de la pression intracranienne. Les techniques d'imagerie per-opératoire permettent de fournir en temps réel durant l'exérèse des informations actualisées sur la position de la tumeur. La sonde radiosensible TRIOP dont le développement et l'étude font l'objet de cette thèse est un détecteur per-opératoire dédié à l'assistance au traitement chirurgical des tumeurs cérébrales couplé à l'outil d'exérèse utilisé par le chirurgien (un aspirateur ultrasonore). Le praticien sera ainsi capable en un seul geste de contrôler l'état pathologique ou non d'une zone tissulaire puis de l'exciser le cas échéant sans déplacer son aspirateur. Cette procédure permet de supprimer les éventuelles erreurs de recalage entre l'image obtenue par le détecteur et la position réelle de la tumeur dans la plaie. L'architecture optimale de TRIOP basée sur des fibres optique plastiques scintillantes a été définie grâce à des simulations Monte Carlo réalisées sous MCNP. Un premier protoype réalisé d'après les spécifications établies par simulation a été testé sur des fantômes radioactifs simulant le contexte opératoire. Il a ainsi été démontré que TRIOP était capable de détecter des zones tumorales de petite taille (de l'ordre de 5 mm de diamètre) en utilisant des radiopharmaceutiques disponibles sur le marché. Grâce à ces résultats prometteurs, une évaluation clinique sur un nombre limité de patients sera réalisée prochainement.

Chirurgical excision is still the more efficient treatment for high grade brain tumors. Pre-operative imaging techniques (scanner, RMI) give informations to neurosurgeon like the localization or the size of the tumor. However, these locales are lost during the surgery because of the brain shift of tissues due to the intracranium pressure. Intra-operative imaging techniques give access to real time informations on the tumor during the operation. The radiosensitive beta probe TRIOP which is the subject of this document is an intra-operative detecter dedicated to brain tumor surgery coupled to the excision tool (an ultrasound aspirator). The surgeon will be able to control an area of thé brain and to excise it without moving his aspirator. This scanning procédure allows to minimize the correlation mistakes between the image given by the détecter and the real position of the tumor into the operative wound. TRIOP is built around plastic scintillating fibers and its optimum geometry was defined by Monte Carlo simulations using the MCNP code. A first prototype built on thé spécifications give by the simulations had been evaluated on radioactive phantoms representing the clinical context. TRIOP was able to detect small areas c tumor (up to 5 mm of diameter) when using radiopharmaceuticals currently available. Following these promising results, an evaluation on some patients will be realized in the next months.